CN111585256A - 一种混合级联多端换流阀控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合级联多端换流阀控制方法，混合级联多端换流阀与可控避雷器电连接，包括如下步骤：获取若干个柔直换流阀的检测信号；依据若干个柔直换流阀的检测信号，判断若干个柔直换流阀是否处于故障状态；如有柔直换流阀处于故障状态，则控制处于故障状态的柔直换流阀立即闭锁，并控制未处于故障状态的柔直换流阀在预设时间间隔后闭锁；如柔直换流阀均未处于故障状态，则控制柔直换流阀保持当前工作状态。还公开了一种混合级联多端换流阀控制装置。在柔直换流阀出现故障时通过立即闭锁故障柔直换流阀并延时闭锁健全柔直换流阀，协助可控避雷器疏散了部分系统盈余功率，降低了故障期间可控避雷器吸收的能量，提高了可控避雷器的安全裕度。
Description
技术领域
本发明涉及电力工程技术领域，特别涉及一种混合级联多端换流阀控制方法及装置。
背景技术
混合直流输电系统将柔性直流输电换流器VSC与常规直流输电换流器LCC相结合，可以发挥柔性直流输电技术无换相失败、控制灵活，以及常规直流输电技术成本低、损耗小等优势，可进一步扩大直流输电技术的应用范围，是直流输电技术方案又一新的拓展。混合直流输电技术主要分为两大类：其一为LCC换流器与VSC换流并联构成多端系统；其二为LCC换流器与VSC换流器串联构成混合级联多端系统。
LCC换流器与VSC换流器串联构成的混合级联多端系统是混合直流输电技术的重点研究方向，混合级联多端换流阀主要由常规换流阀与柔直换流阀以串联形式构成，常规换流阀结构示意图如图1所示，柔直换流阀结构示意图如图2所示。由于LCC换流器开关器件晶闸管的通流能力要远大于VSC换流器开关器件IGBT的通流能力，为了匹配LCC换流器容量，VSC换流器往往由多个VSC换流阀并联构成组合式换流器，混合级联多端换流阀拓扑结构如图3所示，该种拓扑结构主要拥有以下三点技术优势：一是可以利用LCC自然消除直流线路故障对VSC的影响，实现直流故障穿越；二是可以发挥VSC抵御换相失败能力强、功率调节快速灵活等优势，提高电网电压支撑能力，改善交流系统稳定性；三是可利用VSC多端系统兼顾多个负荷中心负荷需求，缓解交流主网架电力疏散压力。
为了充分发挥混合直流输电系统的技术优势，混合级联多端换流阀常作为受端换流站的核心设备，是直流系统与交流系统功率传输的纽带。当受端某一柔直阀出现严重故障后，一般会立刻闭锁所有柔直换流阀，以保护换流阀不会承受过高的电流应力而损坏，与此同时柔直换流阀也失去了向交流系统传输功率的能力。上述做法可保护换流阀不因过电流损坏开关器件，但是会让柔直换流阀承受过电压风险。混合级联多端换流阀控制保护系统检测到柔直阀出现严重故障后会向送端换流站传输故障信息，送端换流站接收到故障信息后会进行相应故障处理措施，一般为降低输出功率，但由于混合直流输电系统输电距离长，通讯时间也相应较长，在通讯延时这段时间内，送端仍会向受端输出额定有功功率，常规阀能疏散部分有功功率但能力有限，而柔直阀全部闭锁导致无法疏散剩余的有功功率，最终导致直流系统出现功率盈余，该能量将以电场能的方式存储在子模块电压中，使子模块出现过电压现象，柔直换流阀承受过电压。
抑制系统过电压最有效和经济的手段为配置避雷器，可控避雷器作为一种改进的避雷器，可用作抑制柔直换流阀过电压应力的技术方案。可控避雷器结构示意图如图4所示，由固定部分、可控部分和控制开关部分构成，其中控制开关部分中的开关器件可为电子电子开关或快速机械开关。正常状态下控制开关处于分闸状态，可控避雷器整体具有低电荷率，故障后换流阀控保系统对控制开关下发合闸命令，控制部分短路后固定部分被单独接入系统中吸收系统内部多余的能量，抑制系统过电压。
利用可控避雷器可有效抑制柔直换流阀过压，但由于混合直流系统传输功率大，柔直换流阀故障后可控避雷器吸收能量较多，存在热损耗而失效风险。同时可控避雷器电阻阀片具有非线性特性，避雷器吸收能量越大相应的残压也越大，即柔直换流阀承受的过电压应力也越大，存在安全风险。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种混合级联多端换流阀控制方法及装置，在柔直换流阀出现故障时通过立即闭锁故障柔直换流阀并延时闭锁健全柔直换流阀，协助可控避雷器疏散了部分系统盈余功率，在降低换流阀过电压水平的基础上，降低了故障期间可控避雷器吸收的能量，提高了可控避雷器的安全裕度，增强了可控避雷器的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种混合级联多端换流阀控制方法，混合级联多端换流阀与可控避雷器电连接，包括如下步骤：
获取若干个柔直换流阀的检测信号；
依据若干个柔直换流阀的所述检测信号，判断所述若干个柔直换流阀是否处于故障状态；
如有所述柔直换流阀处于故障状态，则控制处于故障状态的所述柔直换流阀立即闭锁，并控制未处于故障状态的所述柔直换流阀在预设时间间隔后闭锁；
如所述柔直换流阀均未处于故障状态，则控制所述柔直换流阀保持当前工作状态。
进一步地，所述获取柔直换流阀检测信号之前，还包括：
获取所述混合级联多端换流阀的检测信号；
如所述混合级联多端换流阀处于故障状态，则判断所述混合级联多端换流阀中的若干个所述柔直换流阀是否处于故障状态；
如任一所述柔直换流阀处于故障状态，则控制所述可控避雷器中的控制开关闭合以执行保护动作；
如所述若干个柔直换流阀均未处于故障状态，则控制所述可控避雷器保持当前工作状态。
进一步地，所述可控避雷器包括：串联连接的固定组件和可调组件及与可调组件并联连接的所述控制开关；
所述控制所述可控避雷器中的控制开关闭合以执行保护动作，包括：
控制所述控制开关闭合以使所述可调组件短路。
进一步地，所述控制开关为电力电子开关或快速机械开关。
进一步地，所述预设时间间隔为80ms-130ms。
相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种混合级联多端换流阀控制装置，混合级联多端换流阀与可控避雷器电连接，包括：
第一检测模块，用于获取若干个柔直换流阀的检测信号；
第一判断模块，用于依据若干个柔直换流阀的所述检测信号，判断所述若干个柔直换流阀是否处于故障状态；
第一控制模块，用于控制处于故障状态的所述柔直换流阀立即闭锁，并控制未处于故障状态的所述柔直换流阀在预设时间间隔后闭锁；
所述第一控制模块还用于在所述柔直换流阀均未处于故障状态时控制所述柔直换流阀保持当前工作状态。
进一步地，所述混合级联多端换流阀控制装置还包括：
第二检测模块，用于获取所述混合级联多端换流阀的检测信号；
第二判断模块，用于如所述混合级联多端换流阀处于故障状态，则判断所述混合级联多端换流阀中的若干个所述柔直换流阀是否处于故障状态；
第二控制模块，用于在任一所述柔直换流阀处于故障状态时控制所述可控避雷器中的控制开关闭合以执行保护动作，还用于在所述若干个柔直换流阀均未处于故障状态，则控制所述可控避雷器保持当前工作状态。
进一步地，所述可控避雷器包括：串联连接的固定组件和可调组件及与可调组件并联连接的所述控制开关；
所述控制所述可控避雷器中的控制开关闭合以执行保护动作，包括：
控制所述控制开关闭合以使所述可调组件短路。
进一步地，所述控制开关为电力电子开关或快速机械开关。
进一步地，所述预设时间间隔为80ms-130ms。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
在柔直换流阀出现故障时通过立即闭锁故障柔直换流阀并延时闭锁健全柔直换流阀，既保证了柔直换流阀可立刻执行闭锁操作以防止故障范围扩大，又协助可控避雷器疏散了部分系统盈余功率，在降低换流阀过电压水平的基础上，降低了故障期间可控避雷器吸收的能量，提高了可控避雷器的安全裕度，增强了可控避雷器的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的常规换流阀结构示意图；
图2是本发明实施例提供的柔直换流阀结构示意图；
图3是本发明实施例提供的混合级联多端换流阀结构示意图；
图4是本发明实施例提供的可控避雷器结构示意图；
图5是本发明实施例提供的混合级联多端换流阀控制方法流程图；
图6是本发明实施例提供的混合级联多端换流阀控制逻辑流程图。
图7为本发明实施例提供的混合级联多端换流阀控制装置模块图。
附图标记：
1、第一检测模块，2、第一判断模块，3、第一控制模块，4、第二检测模块，5、第二判断模块，6、第二控制模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
目前，换流阀的故障保护措施为：当混合级联多端换流阀中的柔性换流阀发生严重故障后，故障柔直换流阀控制保护系统会向混合级联多端换流阀控制保护上传故障信息，混合级联多端换流阀收到故障信息后，为了保护子模块中开关器件的安全，令所有柔直换流阀执行保护闭锁操作，同时向可控避雷器的控制开关部分下发合闸命令，与可控部分并联的电子电子开关或快速机械开关合闸将可控部分短路，固定部分被单独接入系统中吸收系统内部因柔直阀闭锁后无法疏散的盈余功率，抑制柔直换流阀过电压，但可控避雷器吸收能量较多。
图5是本发明实施例提供的混合级联多端换流阀控制方法流程图。
图6是本发明实施例提供的混合级联多端换流阀控制逻辑流程图。
请参照图5和图6，本发明实施例的第一方面提供了一种混合级联多端换流阀控制方法，混合级联多端换流阀与可控避雷器电连接，包括如下步骤：
S200，获取若干个柔直换流阀的检测信号。
S400，依据若干个柔直换流阀的检测信号，判断若干个柔直换流阀是否处于故障状态。
S600，如有柔直换流阀处于故障状态，则控制处于故障状态的柔直换流阀立即闭锁，并控制未处于故障状态的柔直换流阀在预设时间间隔后闭锁。其中，预设时间间隔应根据具体工程或系统的不同，通过仿真校核方式获得。
S800，如所述柔直换流阀均未处于故障状态，则控制所述柔直换流阀保持当前工作状态。
按照方法，可控避雷器执行保护动作后，健全柔直换流阀仍可工作预设时间间隔Tms，协助可控避雷器疏散部分系统盈余功率，可以降低柔直换流阀过电压水平，同时降低了可控避雷器在故障期间吸收的能量。
在本发明实施例的一个实施方式中，混合级联多端换流阀控制方法在S200步骤中获取柔直换流阀检测信号之前，还包括如下步骤：
S110，获取混合级联多端换流阀的检测信号。
S120，如混合级联多端换流阀处于故障状态，则判断混合级联多端换流阀中的若干个柔直换流阀是否处于故障状态。
S130，如任一柔直换流阀处于故障状态，则控制可控避雷器中的控制开关闭合以执行保护动作。
S140，如若干个柔直换流阀均未处于故障状态，则控制所述可控避雷器保持当前工作状态。
具体的，可控避雷器包括：串联连接的固定组件和可调组件及与可调组件并联连接的控制开关。控制可控避雷器中的控制开关闭合以执行保护动作，包括：控制控制开关闭合以使可调组件短路。
可选的，控制开关为电力电子开关或快速机械开关。
具体的，预设时间间隔为80ms-130ms。优选的，预设时间间隔为100ms。
上述预设时间间隔的获取方法为：首先根据具体的系统一次成套设计参数、接线方式以及控制策略在仿真软件中搭建详细的系统一次主回路模型与二次控保模型，然后依据系统需要可控避雷器执行保护动作的故障工况并进行全工况的故障扫描，故障扫描过程中不断变更预设时间间隔并记录相应预设时间间隔下的可控避雷器吸收能量与换流阀过电压水平，最终确定能够保证可控避雷器吸收能量与换流阀过电压均处于安全裕度之内的预设时间间隔数值。
图7为本发明实施例提供的混合级联多端换流阀控制装置模块图。
相应地，请参照图7，本发明实施例的第二方敏提供了一种混合级联多端换流阀控制方法，混合级联多端换流阀与可控避雷器电连接，包括：第一检测模块1、第一判断模块2和第一控制模块3。第一检测模块1用于获取若干个柔直换流阀的检测信号。第一判断模块2用于依据若干个柔直换流阀的检测信号，判断若干个柔直换流阀是否处于故障状态。第一控制模块3用于控制处于故障状态的柔直换流阀立即闭锁，并控制未处于故障状态的柔直换流阀在预设时间间隔后闭锁。第一控制模块3还用于在所述柔直换流阀均未处于故障状态时控制所述柔直换流阀保持当前工作状态。
在本实施例的一个实施方式中，混合级联多端换流阀控制装置还包括：第二检测模块4、第二判断模块5和第二控制模块6。第二检测模块4用于获取混合级联多端换流阀的检测信号。第二判断模块5用于如混合级联多端换流阀处于故障状态，则判断混合级联多端换流阀中的若干个柔直换流阀是否处于故障状态。第二控制模块6用于在任一柔直换流阀处于故障状态时控制可控避雷器中的控制开关闭合以执行保护动作，还用于在若干个柔直换流阀均未处于故障状态，则控制所述可控避雷器保持当前工作状态。
具体的，可控避雷器包括：串联连接的固定组件和可调组件及与可调组件并联连接的控制开关。控制可控避雷器中的控制开关闭合以执行保护动作，包括：控制控制开关闭合以使可调组件短路。控制开关并联接在可控组件两端，可控避雷器执行的保护动作为控制开关由分闸状态变为合闸状态将可控部分短路，使避雷器整体残压变为固定部分残压，吸收系统多余的能量，抑制柔直换流阀过电压。
可选的，控制开关为电力电子开关或快速机械开关。
具体的，预设时间间隔为80ms-130ms。优选的，预设时间间隔为100ms。
本发明实施例旨在保护一种混合级联多端换流阀控制方法，混合级联多端换流阀与可控避雷器电连接，包括如下步骤：获取若干个柔直换流阀的检测信号；依据若干个柔直换流阀的检测信号，判断若干个柔直换流阀是否处于故障状态；如有柔直换流阀处于故障状态，则控制处于故障状态的柔直换流阀立即闭锁，并控制未处于故障状态的柔直换流阀在预设时间间隔后闭锁；如柔直换流阀均未处于故障状态，则控制柔直换流阀保持当前工作状态。还保护一种混合级联多端换流阀控制装置。上述技术方案具备如下效果：
在柔直换流阀出现故障时通过立即闭锁故障柔直换流阀并延时闭锁健全柔直换流阀，既保证了柔直换流阀可立刻执行闭锁操作以防止故障范围扩大，又协助可控避雷器疏散了部分系统盈余功率，在降低换流阀过电压水平的基础上，降低了故障期间可控避雷器吸收的能量，提高了可控避雷器的安全裕度，增强了可控避雷器的可靠性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种混合级联多端换流阀控制方法，其特征在于，混合级联多端换流阀与可控避雷器电连接，包括如下步骤：
获取若干个柔直换流阀的检测信号；
依据若干个柔直换流阀的所述检测信号，判断所述若干个柔直换流阀是否处于故障状态；
如有所述柔直换流阀处于故障状态，则控制处于故障状态的所述柔直换流阀立即闭锁，并控制未处于故障状态的所述柔直换流阀在预设时间间隔后闭锁；
如所述柔直换流阀均未处于故障状态，则控制所述柔直换流阀保持当前工作状态。
2.根据权利要求1所述的混合级联多端换流阀控制方法，其特征在于，所述获取柔直换流阀检测信号之前，还包括：
获取所述混合级联多端换流阀的检测信号；
如所述混合级联多端换流阀处于故障状态，则判断所述混合级联多端换流阀中的若干个所述柔直换流阀是否处于故障状态；
如任一所述柔直换流阀处于故障状态，则控制所述可控避雷器中的控制开关闭合以执行保护动作；
如所述若干个柔直换流阀均未处于故障状态，则控制所述可控避雷器保持当前工作状态。
3.根据权利要求1或2所述的混合级联多端换流阀控制方法，其特征在于，
所述可控避雷器包括：串联连接的固定组件和可调组件及与可调组件并联连接的所述控制开关；
所述控制所述可控避雷器中的控制开关闭合以执行保护动作，包括：
控制所述控制开关闭合以使所述可调组件短路。
4.根据权利要求3所述的混合级联多端换流阀控制方法，其特征在于，
所述控制开关为电力电子开关或快速机械开关。
5.根据权利要求1所述的混合级联多端换流阀控制方法，其特征在于，
所述预设时间间隔为80ms-130ms。
6.一种混合级联多端换流阀控制装置，其特征在于，混合级联多端换流阀与可控避雷器电连接，包括：
第一检测模块，用于获取若干个柔直换流阀的检测信号；
第一判断模块，用于依据若干个柔直换流阀的所述检测信号，判断所述若干个柔直换流阀是否处于故障状态；
第一控制模块，用于控制处于故障状态的所述柔直换流阀立即闭锁，并控制未处于故障状态的所述柔直换流阀在预设时间间隔后闭锁；
所述第一控制模块还用于在所述柔直换流阀均未处于故障状态时控制所述柔直换流阀保持当前工作状态。
7.根据权利要求6所述的混合级联多端换流阀控制装置，其特征在于，还包括：
第二检测模块，用于获取所述混合级联多端换流阀的检测信号；
第二判断模块，用于如所述混合级联多端换流阀处于故障状态，则判断所述混合级联多端换流阀中的若干个所述柔直换流阀是否处于故障状态；
第二控制模块，用于在任一所述柔直换流阀处于故障状态时控制所述可控避雷器中的控制开关闭合以执行保护动作，还用于在所述若干个柔直换流阀均未处于故障状态，则控制所述可控避雷器保持当前工作状态。
8.根据权利要求6或7所述的混合级联多端换流阀控制装置，其特征在于，
所述可控避雷器包括：串联连接的固定组件和可调组件及与可调组件并联连接的所述控制开关；
所述控制所述可控避雷器中的控制开关闭合以执行保护动作，包括：
控制所述控制开关闭合以使所述可调组件短路。
9.根据权利要求8所述的混合级联多端换流阀控制装置，其特征在于，
所述控制开关为电力电子开关或快速机械开关。
10.根据权利要求6所述的混合级联多端换流阀控制装置，其特征在于，
所述预设时间间隔为80ms-130ms。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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